방사선과 물질의 상호작용

방사선과 물질의 상호작용.

 

방사선이 물질 속에 들어오면 물질과의 여러 가지 상호작용을 통해 물질에 에너지를 부여하고 동시에 방사선 자체도 에

너지를 잃어 진로가 변하고 결국 소멸하게 된다. 방사선과 물질의 상호작용은 방사선의 측정, 방사선의 이용 또는 방사선의 차폐 등에서 기본적인 원리가 된다. 

   어떤 물질에 입사된 방사선이 물질 내에서 거동하고 상호작용하는 형태는 당연히 방사선의 종류와 에너지, 그리고 반응하는 물질의 종류에 따라 달라진다. 또 하나의 방사선이 물질과 상호작용을 일으킨 결과로 다른 종류의 2차 방사선을 만들기도 한다. 일반적으로 방사선의 물질과의 상호작용은 그림 1-28에 나타낸 것과 같이 입사입자와 표적입자와의 탄성산란, 비탄성산란 그리고 핵반응의 세 가지 과정으로 분류할 수 있다. 이 모든 과정에서 에너지와 운동량은 보존되며 다음과 같다.

 

첫째, 탄성산란(elastic scattering)은 입사입자가 표적입자와 충돌하였을 때 입사입자의 내부에너지 변동 없이 방향의 변화만을 일으키는 과정을 말한다. 

   둘째, 비탄성산란(inelastic scattering)은 상호작용 전후로 입사입자와 표적입자의 본질은 변하지 않지만 내부에너지가 변하는 과정이다. 즉 전체 계의 에너지는 보존되지만 입사입자의 운동에너지 중 일부는 표적입자의 내부에너지 변화에 기여한다. 입사입자는 방사선과 원자와의 비탄성산란에 의하여 물질 내에서 속박원자를 축출함으로써 자신의 에너지를 상실하고 이온화나 및 들뜸작용을 일으킨다. 즉 원자의 궤도전자를 높은 에너지준위로 끌어 올리는 들뜸작용과 원자의 궤도전자를 완전히 분리시켜 전하가 (-)인 전자와 (+)인 이온을 만드는 이온화작용을 일으킨다. 

   셋째, 핵반응(nuclear reaction)은 상호작용 결과 입사입자와 충돌입자의 본질이 변화된다. 핵반응 시 에너지보존법칙은 아인슈타인의 질량-에너지 등가공식에 따라 반응 전후의 질량변화를 일으킨다. 

   다음에는 각 유형의 방사선이 물질과 반응하는 과정과 특성을 알아본다. 

 

나머지 자료는 첨부 파일 참고하시오

방사선과 물질의 상호작용.doc

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